유아는 숫자를 배우기 전부터 물체의 많고 적음을 구분할 수 있으며, 동물조차도 먹이나 적의 수를 대략적으로 셀 수 있다는 사실은 오래전부터 알려져 있다. 이러한 능력은 ‘어림 수 짐작 능력(Approximate Number System)’이라 불리며, 인간의 수학적 사고의 기초로 여겨진다.
한국기원은 21일 최근 경북대학교병원 정신건강의학과 이태영 교수(제1저자), 서울대학교병원 김민아 교수, 한양대학교 의과대학 조항준 교수, 권준수 교수(교신저자) 연구팀은 바둑 프로기사의 뇌를 분석해 이러한 직관적인 수 감각의 신경학적 기반을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다.
연구팀은 바둑판 위 돌의 ‘집’ 크기를 일일이 세지 않고도 직관적으로 판단하는 프로기사의 특성이 어림 수 짐작 능력의 고차원적 형태라고 보고, 이들을 일반인과 비교해 기능적 자기공명영상(fMRI)을 통해 뇌 활성화를 분석했다. 참가자들은 MRI 기기 안에서, 두 개의 바둑판 그림을 동시에 제시 받고 각각의 집 크기를 비교해 더 큰 쪽을 선택하는 과제를 수행했다.
그 결과, 집 차이가 많이 나는 쉬운 과제에서는 전통적으로 수 인지에 관여하는 대뇌 피질 영역이 주로 활성화됐으나, 집 차이가 거의 나지 않는 어려운 과제에서는 우측 소뇌가 뚜렷하게 활성화되는 것을 확인했다. 특히, 이 소뇌 활성도가 클수록 바둑을 처음 배우기 시작한 시점부터 실제 프로기사가 되기까지 걸린 기간이 짧아지는 경향도 발견했다.
이러한 결과는 직관적 수 감각이 단지 두정엽과 같은 대뇌 영역만을 통해 처리되는 것이 아니라, 고도로 숙련된 직관은 소뇌 기반의 자동화된 신경 처리로 작동될 수 있음을 시사한다. 기존에 주로 운동 조절과 균형 감각에 관여한다고 알려진 소뇌가 숫자 판단이라는 고차원적인 인지 기능에 깊이 관여한다는 사실은 학문적으로 큰 의미를 지닌다.
이태영 교수(제1저자)는 “이번 연구는 인간의 수 감각이 어떻게 발달하며, 전문가 수준의 직관적 판단이 어떤 뇌 회로를 통해 작동하는지를 보여주는 중요한 단서”라며, “특히 바둑이라는 전통 게임이 뇌 인지 기능을 연구하는 데 매우 유용한 모델이 될 수 있음을 시사한다”고 밝혔다.
권준수 교수(교신저자)는 “이번 결과가 향후 수학 학습, 인지 발달 연구, 인공지능의 직관적 판단 모델 개발 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 전했다. 양재호 한국기원 사무총장은 “가장 난해하고 어려운 게임이자 스포츠로 인식되는 바둑과 뇌 기능의 관계를 지속적으로 연구하는 연장선상에서, 이번 연구는 바둑 전문가의 직관적 판단과 뇌 기능의 관계를 밝힌 의미 있는 연구”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부, 한국기원의 지원으로 수행됐으며, 최근 국제학술지인 Scientific Reports에 온라인 게재됐다.
